Structural Analysis and Magnctic Propcrics of Amorphous $Fe_{78}Si_{9}B_{13}$ Alloy

비정질 $Fe_{78}Si_{9}B_{13}$ 합금의 구조와 자성 연구

  • Published : 1993.09.01

Abstract

The X-ray diffraction pattern of amorphous $Fe_{78}Si_{9}B_{13}$ alloy was analyzed to obtain the radial distribution function (RDF) where the first peak was in the form of Gaussian function. The calculated coordination number of the form of Gaussian functiono The calculated coordination number of the sample is 13.5, the mean distance betweeon near-neighbor atoms $r_{0}$ is $2.595{\AA}$ and a Gaussian parametet ${\delta}r$ indicating near-neighbor atomic distri-bution is $0.27{\AA}$. The temperature dependence of saturated magnetization at low temperature could be explained by spin wave excitations theory yielding the spin wave stiffness constant as $117.8\;meV\;{\AA}^2$. Also, we tried to fit the observed temperature dependence of saturated magnetization with the Handrich's equation of the modified molecular field theory for the amorphous ferromagnet. Nice fittings are obtained when we used the parameters ${\Delta}=0.32$(S=1/2) and ${\Delta}=0.23$(S=1), respectively. Finally, the calculated spin wave stiffness constant using the parameters and the structural data are $149\;meV\;{\AA}^2$ for S=1/2 and $138\;meV\;{\AA}^2$ for S=1, respectively. The mean exchange coupling integral between near-neighbor atoms was estimated to be 17.9 meV for S=1/2 and 6.7 meV for S=1.

비정질 합금 $Fe_{78}Si_{9}B_{13}$의 구조를 X-선 회절상을 분석하여 구하였다. 계산된 동경분포함수(RDF)의 첫번째 peak는 최인접 원자의 분포를 나타내는 것으로 Gaussian 함수형태를 나타낸다. 구조분석에서 본 시료의 최인접 원자배위수는 13.5이고, 최인접 원자간 평균거리 $r_{0}$$2.595{\AA}$, 인접원자들의 분포를 나타내는 Gaussian 함수의 변수 ${\delta}r$$0.27{\AA}$이다. 저온에서의 포화자화의 온도 의존성은 spin 파로 설명할 수 있으며, 이 때에 계산된 spin파 stiffness 상수는 $117.8\;meV\;{\AA}^2$ 이다. 또한, 포화자화의 온도 의존성을 Handrich의 분자장 이론식과 맞추어 얻은 변수는 각각 S=1/2 일때 ${\Delta}=0.32$이고, S=1 일때 ${\Delta}=0.23$으로 이론식과 실험결과가 전체적으로 잘 일치한다. 구조분석 결과와 분자장 이론식에서 구한 변수를 활용하여 spin파 stiffness 상수를 계산할 수 있으며, 이로써 구한 값은 S=1/2일때 $149\;meV\;{\AA}^2$ 이고, S=1 일 때 $138\;meV\;{\AA}^2$ 이다. 또한, 평균 교환결합상수 J($r_{0}$)는 S=1/2일때 17.9 meV이고, S=1일때는 J($r_{0}$)는 6.7 meV 으로 추정된다.

Keywords